波形发生电路设计

表8-1
名称 电路 形式
三种 RC 振荡电路的比较
移相式振荡电路 双 T 网络选频振荡电路
RC 串并联网络振荡电路
振荡 频率 起振 条件
电路特 点及应 用场合
f0
1 2RC
f0
1 2 3RC
f0
1 5 RC
A 3
RF 12 R
R3
R ， AF 1 2
二、估算振荡频率和起振条件 振荡频率由相位平衡条件决定。 1.写出回路增益AF的表示式 2.令 A F 2nπ ，即可求得满足该条件的f0 ，
此频率即为振荡频率；
3.令f = f0 时的
AF 1
，即得起振条件。
8.2 RC 正弦波振荡电路(文氏电桥)
8.2.1 RC 串并联网络振荡电路 电路组成：
同相比例运放的电压放大倍数为 A u f 1
即要求：
RF 2 R
RF R
三、振荡电路中的负反馈(自动稳幅)
引入电压串联负反馈，可以提高放大倍数的稳定性， 改善振荡电路的输出波形，提高带负载能力。 反馈系数
F R RF R
RT
改变 RF，可改变反馈深度。 增加负反馈深度，并且满足
Z1

Z2
R 2C 1
)
图 8.2.2wk.baidu.com
1 RC
取 R1 = R2 = R ， C1 = C2 = C ，令 0
F 3 j( 1
则：
0

0
)
得 RC 串并联电路的幅 频特性为：
F 3 (
2
F
1
1/3
0

0
)
2
0
相频特性为：
F arctg
放大电路 —— 集成运放 A ； 选频与正反馈网络 —— R、C 串并联电路；
图 8.2.1
稳幅环节 —— RF 与 R 组成的负反馈电路。
一、RC 串并联网络的选频特性
R2 Uf 2 F U 1 2 1 j R 2C 2 R1 1 (1 R1 R2 C2 C1 ) j( R 1 C 2 1 1 j C 1 R2 1 j R 2C 2
——相位平衡条件
8.1.2 正弦波振荡电路的组成和分析步骤
组成：放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节。 分析步骤： 一、判断能否产生正弦波振荡 1. 检查电路是否具备正弦波振荡的组成部分； 2. 检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正 常工作； 3. 分析电路是否满足自激振荡的相位平衡条件和振幅 平衡条件。 判断相位平衡条件的方法是：瞬时极性法。
8.1 正弦波振荡电路的分析方法
8.1.1 产生正弦波振荡的条件
Ui 2U i sint
放大电路
A
U o AU i
U FU O f
Ui
~
反馈网络
F
图 8.1.1
反馈放大电路产生自激振荡的条件
如果反馈电压 uf 与原输入信号 ui 完全相等，则即使 无外输入信号，放大电路输出端也有一个正弦波信号— —自激振荡。
由此知放大电路产生自激振荡的条件是：
Uf Ui
即：
U f FU o FAU i U i
所以产生正弦波振荡的条件是：
AF 1
AF 1
——幅度平衡条件
n 0,1,2,
arg AF A F 2nπ
当 0
F
0
3
0

0
+90º
0
1 3
-90º
0

1 时， RC
F
最大，F = 0。
图 8.2.3
二、振荡频率与起振条件
1. 振荡频率 2. 起振条件
1 f = f0 时， F 3
f0 1 2RC
由振荡条件知：
A 3
AF 1
所以起振条件为：
2
8.3.1 LC 并联电路的特性
1 R j L L j C 2 2 R ( L )

图 8.3.1
( L )
2
当
0C
0L
R ( 0 L )
2 2
0
电路发生并联谐振。
并联谐振角频率
利用同轴电位器，对振荡频率进行细调。
8.2.2 其他形式的 RC 振荡电路

一、移相式振荡电路
集成运放产生的相位移 A = 180º ，如果反馈网络再相移 180º ，即可满足产生正弦波振 荡的相位平衡条件。
当 f = f0 时，相移 180º ， 满足正弦波振荡的相位条件。 振荡频率为： f 0
1 2 3RC
270º 180º 90º
0
f0
f
图 8.2.6
起振条件：RF > 12 R
二、双 T 选频网络振荡电路 振荡频率约为：
f0 1 5 RC
起振条件
R3 R ， AF 1 2
图 8.2.8
当 f = f0 时，双 T 网络的相移为 F = 180º ；反相比 例运放的相移 A = 180º ，因此满足产生正弦波振荡的相 位平衡条件。 如果放大电路的放大倍数足够大，同时满足振幅平 衡条件，即可产生正弦波振荡。
A 3
图 8.2.4
则电路可以起振，并产生比较稳定而失真较小的正 弦波信号。 采用具有负温度系数的热敏电阻 RT 代替反馈电阻 RF ， 可实现自动稳幅。(还有什么措施自动稳幅？)
四、振荡频率的调节
f0 1 2RC
调节电阻R或电容C的值，即可调节振荡频率 电路图：P417图8.2.5
利用波段开关换接不同容量的电容，对频率进行粗调；
可方便地连续调节振荡 电路简单，经济 选频特性好，适用于 频率，便于加负反馈稳幅电 方便，适用于波形要 产生单一频率的振荡波形。 路，容易得到良好的振荡波 求不高的轻便测试设 形。 备中。
8.3
LC 正弦波振荡电路
当频率变化时，并联电路阻抗 的大小和性质都发生变化。 并联电路的导纳：
Y j C R R
第八章
波形发生电路
8.1 正弦波振荡电路的分析方法 8.2 RC 正弦波振荡电路
8.3 LC 正弦波振荡电路
8.4 石英晶体振荡器 8.5 非正弦波发生电路
本章重点和考点
1.重点掌握RC正弦波振荡电路的工作原理、
振荡频 率、起振条件以及电路的特点。 2.理解各种非正弦波发生电路(矩形波、三角 波和锯齿波)的工作原理。